基于灰靶决策优化的玄武岩纤维混凝土配合比设计及其阻裂增韧性能评价

为得到阻裂增韧性能优异的玄武岩纤维桥梁混凝土,在配合比设计时,基于灰靶决策优化理论对玄武岩纤维混凝土进行力学与抗裂性能的初步材性优选,同时通过平板抗裂、干燥收缩、三点弯曲韧性试验研究玄武岩纤维在混凝土塑性阶段、养生期内的阻裂抑缩及后期承荷时的增韧作用规律,综合分析得出在混凝土中阻裂增韧性能最优的玄武岩长度、掺量.试验结果表明:玄武岩纤维能有效延缓塑性裂缝开展时间、降低裂缝面积,对降低失水收缩和改善脆性开裂也极为有利,长度为12 mm、掺量为0.06％的玄武岩纤维混凝土阻裂增韧性能综合最优.     

箱梁C55高性能混凝土的抗裂性能研究

针对鄂东长江公路大桥预应力混凝土宽箱梁,通过水化热、绝热温升、平板开裂、干燥收缩、温度～应力开裂等试验方法,研究箱梁C55高性能混凝土的早期抗裂性能.试验结果表明,采用适量粉煤灰或粉煤灰与矿粉复掺,可以改善箱梁C55高性能混凝土的抗裂性能,掺入聚丙烯纤维可进一步提高其抗裂性能.箱梁采用粉煤灰高性能混凝土,未发现有害裂缝,外观良好.     

混杂纤维增强内养生水泥混凝土力学、收缩及断裂性能研究

为明确玄武岩-聚丙烯混杂纤维与超吸水性聚合物(super-absorbent polymer,SAP)内养生剂对水泥混凝土性能的协同增强效果,借助抗压强度试验、弯曲试验、干燥收缩试验及平板塑性开裂试验,研究了混杂纤维掺量对SAP内养生水泥混凝土力学性能、断裂性能及收缩、抗裂性能的影响规律。基于扫描电镜试验,揭示了混杂纤维和SAP对水泥混凝土的增韧阻裂机理。结果表明:混杂纤维的掺入可有效提升水泥混凝土抗压强度和抗弯拉强度;混杂纤维-SAP改性水泥混凝土的断裂能相比SAP改性混凝土提高了105. 95%,单位面积总开裂面积降低了73. 7%;混合纤维与SAP的加入显著降低了水泥混凝土的收缩率,同时减少了混凝土收缩稳定所需时间; SAP所释放的内养生水分有效促进了胶凝材料的水化反应,而同时混杂纤维可对基体起到增韧作用,二者的有效结合对于增强水泥混凝土的力学性能和抗裂性能具有积极意义。     

减缩抗裂型水泥基材料及其工程应用

设计了干燥收缩、自生收缩、椭圆环约束等试验手段,研究了矿物质微膨胀剂、硅灰和减缩剂对水泥基材料体积稳定性的影响及其作用机理。试验结果表明:(1)矿物质微膨胀剂具有较强的收缩补偿作用,随其掺量的增加,干燥收缩与自生收缩降低,当掺量为25%时,可使初始开裂时间延长至82 h。(2)随硅灰掺量的增加,干燥收缩和自生收缩增大,当掺量为10%时,初始开裂时间降低至22 h,此时开裂敏感性最大,因此硅灰掺量应合理控制。(3)减缩剂可以大幅度降低砂浆的开裂敏感性,且与其他外加剂相容性良好,对养护温度变化不敏感。由此,设计制备出一种用于重大工程结构混凝土保护层的体积稳定性优良的减缩抗裂型水泥基材料。此外还介绍了"矿物质微膨胀剂-减缩剂-混杂纤维"裂缝控制技术在武汉长江隧道工程中的应用情况。     

超高性能混凝土双阶段收缩调控技术研究

开展单掺矿物膨胀剂或塑性膨胀剂对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)工作性、抗压强度和自收缩规律的试验研究，并在此基础上将矿物膨胀剂和塑性膨胀剂进行双掺，研究对UHPC早龄期的收缩补偿效果。试验结果表明，单掺适量的矿物膨胀剂可显著降低UHPC硬化后的自收缩，氧化镁类和CSA复合膨胀剂对抗压强度影响较小，氧化钙类和HCSA复合膨胀剂略微降低了28 d抗压强度；单掺塑性膨胀剂对UHPC扩展度和初凝时间基本无影响，可有效抑制UHPC塑性阶段的收缩，但对28 d抗压强度有不利影响；双掺0.03%CP2塑性膨胀剂与5%的CSA复合膨胀剂时，UHPC塑性收缩降低77%,28 d自收缩为414×10^-6(降低26%),28 d抗压强度为107 MPa(降低13%),强度略低于两者单掺。混凝土早期开裂试验和环约束试验表明调控后的UHPC抗裂性能较好。     

聚丙烯纤维混凝土梁受弯抗裂试验研究

为了研究聚丙烯纤维混凝土梁的受弯开裂性能,确定混凝土梁抗裂的最佳聚丙烯纤维掺量,制作15根钢筋混凝土梁,并设计5种纤维掺量水平,对其进行受弯抗裂试验,分析不同掺量水平对梁试件裂缝扩展、应变和跨中荷载位移曲线等方面的影响。研究结果表明：聚丙烯纤维的桥接作用能够牵制混凝土的局部裂缝,增加试件的延性,延缓初裂缝出现的时间,并且提高试件的开裂应力和开裂能;但与纤维掺量水平并非正相关,体积掺量为0.2%时的提升效果最好,为试件受弯抗裂最佳掺量。     

养护方式对宁波通途路综合管廊混凝土抗裂性能的影响

为提高综合管廊混凝土的抗裂性能,开展椭圆环法及实体模型试验,对胶砂或混凝土初始开裂时间、裂缝宽度、总开裂面积进行统计与分析,以研究减缩剂养护、混凝土养护剂养护和土工布养护3种养护方式对综合管廊混凝土抗裂性能的影响。由试验结果得出： 1）减缩剂养护使混凝土初始开裂时间相比土工布养护推迟了约6.65%,裂缝宽度降低了约70.67%; 养护剂养护下混凝土初始开裂时间相比土工布养护提前了约0.77%,裂缝宽度增加了约11.20%。2）减缩剂养护使平板总开裂面积相对于土工布养护减少了46.97%;养护剂养护使平板总开裂面积相对于土工布养护增加了约7.15%。研究表明: 减缩剂养护可以明显改善综合管廊混凝土的抗裂性能,而当混凝土养护剂养护方法不当时对提高混凝土抗裂性能的效果不明显。     

江阴靖江长江隧道工作井侧墙抗裂防渗研究与应用

为解决工作井侧墙混凝土收缩开裂及侧墙顶部与环框梁结合部位不密实而引起的渗漏问题，首先，采用考虑材料、结构、环境、施工等多因素耦合机制模型，[JP2]量化评估混凝土开裂风险，提出抗裂性控制指标； 然后，通过综合运用黏度调控、水化历程与膨胀历程双重调控技术，实现了工作井侧墙中低胶材混凝土自密实性能与抗裂性能协同； 最后，结合入模温度控制、冷却水管、控制布料间距与浇筑速率以及保温保湿养护等工艺措施，提出了超长大体积、分步浇筑的工作井侧墙抗裂防渗成套技术方案。工程应用结果表明，工作井侧墙与环框梁结合密实，单边最大长度为53.6 m、一次性浇筑累计长度达120 m、厚1.5 m的工作井侧墙未出现裂缝及渗漏。     

地下车站的混凝土开裂数值分析及抗裂试验研究

针对上海地区富水软土地层中地下车站渗漏水问题,在混凝土开裂原理分析的基础上,建立了地铁车站混凝土结构的有限元损伤模型,揭示了水土荷载作用下混凝土裂缝起裂特点、分布及其发展规律.采用光栅光纤监测技术开展了混凝土温度-应变现场实验,得到了在施工全过程中混凝土结构的温度及应变变化规律,分析了温度、养护时间、抗裂剂等因素对混凝土开裂的影响.研究表明:根据形态特点,裂缝可分为贯通裂缝和非贯通裂缝,其中贯通裂缝可引起车站结构渗漏水.由于约束作用,贯通裂缝主要发生在侧墙靠近中板和底板的位置.添加抗裂剂、延长养护时间可有效提高混凝土抗裂性能和防水抗渗性能.     

改性聚酯纤维混凝土在机场跑道改建中的应用

为了研究道面改性聚酯纤维混凝土早期抗裂性能,提出了道面合成纤维混凝土早期抗裂性能的试验方法,进行了改性聚酯纤维的规格、掺量和搅拌时间等阻裂性的试验.纤维规格对裂缝面积影响最大,纤维掺量对裂缝影响次之.在试验结果的基础上,确定了某机场道面改性聚酯纤维混凝土的配合比,成功地解决了该机场道面混凝土早期裂缝问题.     

高韧性纤维增强水泥基复合材料与老混凝土的界面直剪试验研究

高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)具备很好的延展性和微裂缝宽度控制能力,通过ECC与老混凝土之间的界面直剪试验,研究高韧性复合材料与普通混凝土之间的界面黏结性能,为混凝土工程的维修或加固提供试验数据.试验结果表明:随着龄期的增加,ECC抗压强度与抗折强度逐渐提高;随着砂灰比的增加,ECC黏结试件的界面抗剪强度逐渐提...     

微表处稀浆混合料抗裂性能的研究

采用抗折试验、摆锤式冲击试验以及动态抗开裂性试验研究了胶粉、聚丙烯纤维对微表处稀浆混合料抗裂性能的影响.结果表明:随着胶粉掺量的增大,混合料的抗折强度和抗冲击强度先增大后减小;随着纤维掺量的增大,混合料的抗折强度和抗冲击强度逐渐增大;动态开裂试验显示混合料的裂缝最大宽度和裂缝数量均随胶粉和纤维掺量的增加而降低;胶粉和纤维混掺比单一掺加胶粉或纤维对混合料抗裂性能的改善效果更显著.     

矿物掺合料高性能混凝土的抗裂性研究

针对目前应用混凝土平板法试验、抗裂系数评价高性能混凝土的抗裂性能过程中,尚存在的不足之处,从吹风起始时间、抗裂系数计算参数选取等角度,对低水胶比粉煤灰混凝土、大掺量磨细矿渣混凝土的抗裂性能进行比较.结果表明:平板法试验时,吹风起始时间对混凝土的表面裂缝状况有显著的影响,在混凝土初凝之前,吹风起始时间越早,混凝土表面出现...     

超长超宽现浇隧道新型裂缝控制技术及应用

以国内最长最宽的水下隧道太湖隧道为例，基于侧墙结构内部水化热及与底板的不同步收缩引起的高开裂风险问题，采用ABAQUS有限元仿真分析多场耦合作用下的侧墙结构温度及应力，提出针对性控裂措施并进行现场应用。研究表明：基于普通C40混凝土热力学参数结合现场实际，提出的分段长度20 m、浇筑间隔时间30 d工况下，隧道开裂风险系数为1.38;提出新型抗裂材料配制高抗裂性能混凝土即抑制水化热及补偿全过程收缩的机理，结合新老混凝土温度场自平衡系统以降低内表温差及利用补偿不同步浇筑结构结合面温差的机理，形成系统性高成效控裂措施，开裂风险大幅降低至控制系数0.7以内；综合现场入模温度控制和其他施工工艺，现场控裂效果良好，跟踪持续监测12个月，外观质量好，无有害裂缝产生。     

带肋钢板-混凝土组合结构抗裂性能研究

针对带肋钢板-混凝土组合结构的抗裂性能进行理论分析和结构试验,结果表明：带肋钢板-混凝土组合结构开裂弯矩较普通钢筋混凝土结构大得多,当裂缝出现后结构能更有效地抑制裂缝发展;带肋肋板区混凝土在钢板与箍筋的共同约束下可比拟为共同受力体,极限拉应变较钢筋混凝土高。     

掺加高吸水树脂(SAP)的混凝土孔结构及其耐久性

针对西北干旱地区混凝土外养护效果不佳，且养护试件极易开裂、耐久性较差的现状。采用自制高吸水树脂(SAP)作为内养护材料，通过核磁共振分析测试了不同掺量的SAP对混凝土孔结构的影响，并基于抗裂圆环试验评价不同掺量的SAP对混凝土试件抗裂性能的影响，此外通过抗冻性能试验和抗氯离子渗透试验探讨了不同掺量的SAP对混凝土试件耐久性能的影响。结果表明：掺加适量的SAP会使得混凝土内部的凝胶孔隙和毛细孔增多；掺加SAP并在内养护条件下可有效改善混凝土试件的耐久性能；SAP掺量越多，混凝土开裂现象改善效果越显著，抗氯离子渗透性能越强；抗冻性指标不同，SAP最佳掺量不同。     

九江长江公路大桥索塔高性能粉煤灰混凝土的早期抗裂与长期变形性能

结合九江长江公路大桥索塔工程,对掺粉煤灰的高性能混凝土配合比的早期开裂敏感性与长期变形性能进行了试验。结果显示,与同强度等级未掺粉煤灰的混凝土相比,掺入质量分数22.5%的Ⅰ级粉煤灰等量取代硅酸盐水泥配制的C50混凝土,其不仅具有良好的工作性能和力学性能,且水化热温升和早期自收缩下降、温度应力储备增加、抗塑性收缩开裂能力提高;同时,长期干燥收缩和徐变降低。掺入0.75kg/m3聚丙烯纤维可进一步提高其早期抗裂性能。     

超宽箱梁抗裂混凝土配合比试验研究

为防止九江长江公路大桥主桥超宽箱梁混凝土的早期开裂,进行专门的抗裂混凝土配合比优化设计试验。通过水化热、绝热温升、平板法塑性收缩开裂、温度～应力试验机开裂等试验方法,研究了胶凝材料组成对混凝土早期抗裂性的影响,配制出抗裂性能良好的C55混凝土。该混凝土采用42.5级P.Ⅱ水泥掺入25%的Ⅰ级粉煤灰、缓凝型聚羧酸盐高性能减水剂配制,绝热温升55.8℃,塑性收缩抗裂等级Ⅱ级,开裂温度8.7℃,应力储备37.3%,实际应用效果良好。     

基于SCB试验的沥青混合料抗裂性能影响因素研究

对同一尺寸的预切缝半圆试件采用2种试验温度(10℃、20℃)下的平行试验,通过计算荷载CMOD(裂缝尖端开口位移)曲线所围面积(即评价指标),分析老化时间、空隙率、是否掺胶粉等3种因素对沥青混合料开裂的影响。研究表明:采取SCB试验能够有效地评价沥青混凝土的抗裂性能;沥青老化时间越长,空隙率越高,沥青混凝土越易开裂;混合料中添加适量的橡胶粉能够提高其抗裂性能。     

UHPC-T形梁斜截面抗裂性能试验

为研究UHPC梁的斜截面抗裂性能并提出合理的评价指标和设计建议，以期能充分利用UHPC超高的抗拉性能及优秀的裂缝控制能力，设计了5片预应力UHPC-T形梁，并完成其静力加载模型试验，试验参数为剪跨比、箍筋和钢纤维含量，获得了开裂荷载、裂缝分布和应变等关键试验结果。试验结果表明：当剪跨比增加时，开裂荷载会减小，斜裂缝宽度的发展速度却加快；箍筋对开裂荷载影响较小，但能抑制斜裂缝的发展；钢纤维含量的增加会提高开裂荷载和减缓斜裂缝的发展速度。根据材料力学公式推导出斜截面开裂剪力计算公式，进一步采用极限平衡法建立正常使用阶段斜裂缝宽度的计算方法，计算值与试验值吻合良好且偏于安全。通过计算实测开裂剪力作用下斜截面的主拉应力可知：开裂时斜截面的主拉应力会超过UHPC的抗拉强度，不仅体现了UHPC的应变硬化特性，还反映了UHPC梁良好的斜截面抗裂性能。对比各国规范的斜截面抗裂设计规定，中国规范建议稿的容许应力值较为保守。基于开裂时的主拉应力水平和各国规范规定，建议放宽整体预应力UHPC梁的主拉应力限值，取为60%的弹性极限抗拉强度并考虑纤维分布的不均匀性。对于允许开裂的UHPC梁，应验算正常使用阶段的...